雜湊的定義與整數雜湊

2021-09-26 06:12:25 字數 1348 閱讀 7666

一般來說,雜湊可以濃縮成一句話:將元素通過乙個函式轉化為整數,使得該整數可以盡量唯一地代表這個元素。其中,把這個轉換函式稱為雜湊函式h,也就是說,如果該元素在轉換前為key,那麼轉換後就是乙個整數h(key)

常見的雜湊函式有直接位址法、平方取中法、除留餘數法等。其中,直接位址法是指恒等變換h(key)=key或是線性變換(即h(key)=a*key+b),而平方取中法指取key的平方的中間若干位作為hash值(很少用),一般來說比較常用的是除留餘數法

除留餘數法:是指把key除以乙個數mod得到的餘數作為hash值的方法

通過這個函式,可以把很大的數轉化為不超過mod的整數,這樣就可以將它作為可行的陣列的下標(注意:表長tsize必須不小於mod,不然會產生越界)。顯然,當mod是乙個素數時,h(key)能盡可能覆蓋[0,mod)範圍內的每乙個數。

但是稍加思考就可以注意到:通過除留餘數法可能會有兩個不同的數key1和key2,它們的hash值是相同的,我們把這種情況叫做衝突

當得到key的hash值h(key),但是h(key)的位置已經被占用,那麼就檢查下乙個位置h(key)+1是否被占用,如果沒有,就使用這個位置,否則就繼續檢查下乙個位置,hash值再加1.如果hash值超過了表長,那麼就回到表的首位,繼續迴圈,直到找到乙個可用的位置或者表中的位置都已經被占用,顯然,這個做法容易導致扎堆,即連續若干個位置都已經被使用過,在一定程度上會降低效率。

在平方探測法中,為了盡可能避免扎堆現象,當表中下標為h(key)的位置被佔時,將按照下面的順序檢查表中的位置,h(key)+1^2,h(key)-1^2、h(key)+2^2,h(key)-2^2……,如果檢查過程中h(key)+k^2超過了表長tsize,那麼就把h(key)+k^2對錶長tsize取模,如果出現h(key)-k^2小於0的情況(假設表的首位為0),那麼將(h(key)-k^2)%tsize+tsize)%tsize作為結果(等價於h(key)-k^2不斷加上tsize直到出現第乙個非負數,如果想要避免負數的麻煩的麻煩,可以只進行正向的平方探測,可以證明,如果k在[0,tsize)範圍內無法找到位置,那麼當k>=tsize時,也一定無法找到位置

和上面兩種方法不同,鏈位址法不計算新的hash值,而是把所有h(key)相同的key連線成一條單鏈表。這樣可以設定乙個陣列link,範圍是link[0]~link[mod],其中,link[h]存放h(key)=h的一條單鏈表,於是當多個關鍵字key的hash值都是h時,就可以把這些衝突的key用單鏈表連線起來,此時就可以遍歷這條單鏈表來尋找h(key)=h的key值。

當然,一般來說,可以使用標準庫中的map來直接使用hash的功能,(c++11以後可以用unordered_map,速度更快),因此除非必須模擬這些方法或是對演算法的效率要求比較高,一般不需要自己實現上面解決衝突的方法

雜湊定義和整數雜湊 《演算法筆記》學習筆記

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